If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Wprowadzenie do wirusów

Co to jest wirus. Budowa wirusa. Jak wirus atakuje komórkę. Tłumaczenie na język polski: fundacja Edukacja dla Przyszłości, dzięki wsparciu FUNDACJI HASCO-LEK.

Kluczowe punkty:

  • Wirus to zakaźna cząsteczka, która namnaża się przez „dowodzenie” komórką gospodarza i wykorzystanie jej maszynerii do wytwarzania większej liczby wirusów.
  • Wirus składa się z genomu DNA lub RNA wewnątrz płaszcza białkowego zwanego kapsydem. Niektóre wirusy mają zewnętrzną powłokę - otoczkę.
  • Wirusy są bardzo różnorodne. Mają różne kształty i struktury, posiadają różne rodzaje genomów i infekują różnych gospodarzy.
  • Wirusy namnażają się infekując komórki gospodarza i przeprogramowując je, aby stały się „fabrykami” wirusów.

Wprowadzenie

Naukowcy szacują, że w danym momencie istnieje około 1031 wirusów1. To jest jedynka z 31 zerami po niej! Jeśli w jakiś sposób uda ci się zebrać te wszystkie 1031 wirusów i ustawić je w linii prostej, kolumna z wirusami weszłaby w przestrzeń kosmiczną na odległość prawie 200 lat świetlnych. Innymi słowy, na Ziemi jest ponad dziesięć milionów razy więcej wirusów niż gwiazd w całym wszechświecie2.
Czy to oznacza, że 1031 wirusów tylko czeka, aby nas zakazić? W rzeczywistości większość tych wirusów znajduje się w oceanach, gdzie atakują bakterie i inne mikroby3. Może wydawać się to dziwne, że bakterie są atakowane przez wirusy, ale naukowcy uważają, że każdy żywy organizm prawdopodobnie jest nosicielem co najmniej jednego wirusa!

Czym jest wirus?

Wirus jest małą, zakaźną cząsteczką, która może się namnażać tylko po zainfekowaniu komórki gospodarza. Wirusy „dowodzą” komórką gospodarza i wykorzystują jej zasoby do tworzenia większej liczby wirusów, w zasadzie przeprogramowując ją, aby stała się fabryką wirusów. Ponieważ nie mogą się namnażać samodzielnie (bez gospodarza), wirusy nie są uważane za żywe. Wirusy nie są komórkami: są bardzo małe, znacznie mniejsze niż komórki żywych istot i są w zasadzie tylko pakietami kwasu nukleinowego i białka.
Mimo to wirusy mają kilka ważnych cech wspólnych z życiem opartym na komórkach. Na przykład mają genomy w postaci kwasu nukleinowego oparte na tym samym kodzie genetycznym, który jest używany w twoich komórkach (i komórkach wszystkich żywych istot). Ponadto, podobnie jak w życiu opartym na komórkach, u wirusów występuje zmienność genetyczna i mogą one ewoluować. Tak więc, mimo że nie spełniają definicji życia, wirusy wydają się znajdować w „niejasnej” grupie. (Może wirusy są w rzeczywistości nieumarłe, jak zombie lub wampiry!)

Czym różnią się wirusy od bakterii?

Mimo że jedne jak i drugie mogą wywoływać u nas choroby, bakterie i wirusy bardzo się różnią na poziomie biologicznym. Bakterie są małe i jednokomórkowe, ale są żywymi organizmami, których rozmnażanie nie jest zależne od komórek gospodarza. Z powodu tych różnic infekcje bakteryjne i wirusowe są leczone bardzo różnie. Na przykład antybiotyki są pomocne tylko w przypadku walki z bakteriami, a nie wirusami.
Bakterie są również o wiele większe niż wirusy. Średnica typowego wirusa wynosi około 20 - 300 nanometrów (1 nm = 10-9 m)4. Jest to znacznie mniej niż typowa bakteria E. coli, która ma średnicę około 1000 nm! Dziesiątki milionów wirusów mogą zmieścić się na główce szpilki.

Budowa wirusów

Na świecie istnieje wiele różnych wirusów. Wirusy różnią się bardzo pod względem rozmiaru, kształtu i cykli życia. Jeśli jesteś ciekawy, jak bardzo, polecam zapoznać się ze stroną ViralZone. Kliknij na kilka losowych nazw wirusów i zobacz, jakie dziwne kształty i cechy znajdziesz!
Wirusy mają jednak kilka kluczowych cech wspólnych. Obejmują one:
  • Ochronny płaszcz białkowy, zwany kapsydem
  • Genom zbudowany z kwasu nukleinowego, DNA lub RNA, znajdujący się wewnątrz kapsydu
  • Zewnętrzna powłoka zwana otoczką (niektóre, ale nie wszystkie wirusy)
Przyjrzyjmy się bliżej każdej z tych cech.
Schemat zmodyfikowany na podstawie "Scheme of a CMV virus." przez Emmanuel Boutet, CC BY-SA 2.5. Zmodyfikowany schemat jest na licencji CC BY-SA 2.5.

Kapsydy wirusów

Kapsyd, inaczej płaszcz białkowy, wirusa składa się z wielu cząsteczek białek (nie jednej dużej, pustej). Białka łączą się, tworząc jednostki zwane kapsomerami, które razem tworzą kapsyd. Białka kapsydu są zawsze kodowane przez genom wirusa, co oznacza, że to wirus (a nie komórka gospodarza) zapewnia instrukcje ich tworzenia.
Kapsydy występują w różnych formach, ale często przybierają jeden z poniższych kształtów (lub ich odmianę):
  1. Ikozaedralny (bryłowy) – ikozaedralne kapsydy mają dwadzieścia ścian, a ich nazwa pochodzi od dwudziestościanu zwanego ikosaedrem.
  2. Spiralny – helikalne kapsydy nazywa się po liniowym, cienkim, spiralnym wyglądzie. Mogą być one również nazywane w pałeczkowatymi lub spiralnymi.
  3. Bryłowo-spiralny –Te kapsydy są rodzajem hybrydy kształtów ikozaedralnego i spiralnego. Składają się one zasadniczo z ikozadralnej głowy i helikalnego ogona.
    Schamat zmodyfikowany na podstawie "Non-enveloped icosahedral virus," "Non-enveloped helical virus," oraz "Head-tail phage," przez Anderson Brito, CC BY-SA 3.0. Zmodyfikowany schemat jest na licencji CC BY-SA 3.0.

Otoczki wirusów

Oprócz kapsydu, niektóre wirusy mają również zewnętrzną powłokę lipidową zwaną otoczką, która otacza cały kapsyd.
Wirusy z otoczkami nie zawierają w genomie instrukcji dotyczących lipidów z otoczki. Zamiast tego „pożyczają” je z błon gospodarza podczas wnikania do komórki. Otoczki zawierają jednak białka specyficzne dla wirusa, które często pomagają w przyłączeniu wirusa do komórek gospodarza.
Schemat zmodyfikowany na podstawie "Enveloped icosahedral virus," przez Anderson Brito, CC BY-SA 3.0. Zmodyfikowany schemat jest na licencji CC BY-SA 3.0.
Chociaż otoczki są popularne, zwłaszcza wśród wirusów zwierzęcych, nie występują one w każdym wirusie (tj. nie są uniwersalną cechą wirusa).

Genomy wirusów

Wszystkie wirusy posiadają materiał genetyczny (genom) zbudowany z kwasu nukleinowego. Ty, podobnie jak wszystkie inne organizmy żywe, wykorzystujesz DNA jako swój materiał genetyczny. Wirusy z kolei mogą wykorzystywać RNA lub DNA, z których oba są rodzajem kwasu nukleinowego.
Często myślimy o DNA jako o cząsteczce dwuniciowej i o RNA jako o pojedynczej nici, ponieważ zazwyczaj tak jest w przypadku naszych własnych komórek. Wirusy mogą jednak mieć wszystkie możliwe kombinacje ilości nici i typów kwasu nukleinowego (dwuniciowy DNA, dwuniciowy RNA, jednoniciowy DNA lub jednoniciowy RNA). Genomy wirusowe występują również w różnych kształtach, rozmiarach i odmianach, chociaż są zazwyczaj znacznie mniejsze niż genomy organizmów komórkowych.
Co najważniejsze, wirusy DNA i RNA zawsze stosują ten sam kod genetyczny co żywe komórki. Jeśli by tego nie robiły, nie miałyby możliwości przeprogramowania komórek gospodarza!

Czym jest infekcja wirusowa?

W życiu codziennym mamy tendencję do myślenia o infekcji wirusowej jako o nieprzyjemnym zestawie objawów, które pojawiają się, gdy złapiemy wirusa, takiego jak wirus grypy lub ospy wietrznej. Ale co faktycznie dzieje się w Twoim organizmie gdy masz wirusa?
W skali mikroskopowej infekcja wirusowa oznacza, że wiele wirusów wykorzystuje Twoje komórki do tworzenia większej liczby swoich kopii. Cykl życia wirusa jest szeregiem kroków, w których wirus rozpoznaje i dostaje się do komórki gospodarza, "przeprogramowuje" gospodarza poprzez dostarczenie instrukcji w postaci wirusowego DNA lub RNA, i wykorzystuje zasoby gospodarza do wytwarzania większej ilości cząsteczek wirusowych (produkt "programu" wirusa).
W przypadku typowego wirusa, cykl życia można podzielić na pięć ogólnych etapów (chociaż szczegóły dotyczące tych etapów będą różne dla każdego wirusa):
  1. Adsorpcja. Wirus rozpoznaje i wiąże się z komórką gospodarza poprzez cząsteczkę receptora na powierzchni komórki.
  2. Wnikanie. Wirus lub jego materiał genetyczny wnika do komórki.
  3. Replikacja genomu i ekspresja genu. Genom wirusa jest kopiowany, a jego geny ulegają ekspresji, aby wytwarzać białka wirusowe.
  4. Składanie. Nowe cząsteczki wirusa są składane z kopii genomu i białek wirusowych.
  5. Uwalnianie. Kompletne cząsteczki wirusa opuszczają komórkę i mogą infekować inne komórki.
Powyższy schemat przedstawia, jak te kroki mogą wyglądać w przypadku wirusa z genomem w postaci jednoniciowego RNA. W artykułach dotyczących bakteriofagów (wirusów zakażających bakterie) i wirusów zwierzęcych, możesz zapoznać się z prawdziwymi przykładami cyklu życia wirusów.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.